Présentation
Les ambitions nucléaires de la Corée du Nord ont servi deux objectifs : l'énergie nucléaire pour l'autosuffisance et les armes nucléaires pour la puissance militaire. Cela a été démontré par ses activités nucléaires actuelles basées sur la fission, à savoir la production de matières fissiles et la réalisation de six essais d'explosion nucléaire souterrains. Depuis au moins 1991, cependant, des preuves ont été trouvées dans les médias et les revues scientifiques nord-coréennes, telles que le Journal of Kim Il Sung University (ci-après "le Journal"). , que le pays poursuit également la fusion nucléaire. Il s'agit d'une autre technologie à double usage qui pourrait être utilisée à la fois pour la production d'énergie civile et l'acquisition de capacités liées aux armes.
Parmi ses nombreuses applications possibles dans le domaine de la recherche sur la fusion, la fusion par confinement inertiel (ICF) aide les États expérimentés dans les essais nucléaires à faire progresser leur programme d'armement sans avoir à effectuer d'autres essais à grande échelle. La Corée du Nord a commencé à travailler sur une étude de l'ICF à peu près au moment où elle a revendiqué le succès dans la réalisation d'essais d'armes thermonucléaires. Bien que ce ne soit pas la seule technologie de fusion que le pays explore, l'objectif immédiat de ses recherches sur l'ICF semble être de développer un programme de simulation informatique pouvant être utilisé dans le cadre d'un système de gestion des stocks.
La capacité ICF de la Corée du Nord semble être pour l'instant au stade embryonnaire, et il existe de nombreux défis lorsqu'il s'agit d'acquérir réellement une capacité ICF complète dans laquelle des expériences pourraient être menées. Cependant, les applications potentielles des technologies de fusion au programme d'armement du pays sont suffisantes pour justifier une plus grande mise en œuvre de sanctions dans le domaine universitaire pour aider à entraver les ambitions potentielles de fusion du Nord.
Les technologies de fusion et leurs aspects à double usage
Une réaction de fusion entre des éléments légers, tels que le deutérium, le tritium et l'hélium-3, forme différents éléments et libère de l'énergie. Les réactions de fusion se produisent généralement à des températures extrêmement élevées et souvent sous une forte pression. De telles conditions extrêmes peuvent être facilement rencontrées dans les dispositifs explosifs nucléaires en raison de l'énorme chaleur et des pressions générées par les réactions de fission. Les armes nucléaires avancées, telles que les dispositifs thermonucléaires et boostés, adoptent des mécanismes de fusion pour améliorer leurs rendements et l'efficacité de l'utilisation des matières fissiles. Dans le domaine civil, créer des conditions propices aux réactions de fusion nécessite un immense apport d'énergie pour chauffer ou comprimer le combustible de fusion.
Il existe trois grandes branches dans le domaine de la fusion nucléaire : la fusion par confinement magnétique (MCF), la fusion par cible magnétisée (MTF) et l'ICF.
Pour les applications civiles, la communauté de la fusion considère que le MCF basé sur le tokamak est le candidat le plus viable pour une source d'énergie. Environ 35 États dans le monde collaborent actuellement pour réaliser l'énergie de fusion dans le plus grand tokamak du monde, le réacteur thermonucléaire expérimental international (ITER), situé en France. Pendant ce temps, ICF et MTF sont des options éloignées pour être des sources d'énergie réalisables en raison d'une myriade de défis techniques et économiques. Par exemple, il est techniquement difficile de maintenir l'uniformité des lasers lorsqu'on tente de frapper une capsule de combustible. Les coûts associés à la création des bonnes conditions pour réaliser l'allumage par fusion via des condensateurs ou des faisceaux à haute énergie sont trop importants pour être compensés par le niveau de production d'énergie actuellement réalisable.
En termes d'applications militaires, les matériaux fissiles et de fusion sont brûlés en quelques micro ou nanosecondes sous une chaleur et une pression élevées dans des dispositifs explosifs nucléaires. À cet égard, le MCF est loin d'être applicable à un usage militaire en raison de sa dépendance à l'égard du combustible de fusion à faible densité et nécessitant un long temps de confinement.[2] Cependant, l'ICF pose des risques de prolifération plus importants. L'utilisation des rayons X dans l'ICF à entraînement indirect est comparable à l'implosion de l'étage secondaire des dispositifs thermonucléaires. L'étage de fission primaire d'une arme thermonucléaire génère des rayons X qui compriment l'étage secondaire et provoquent une explosion thermonucléaire.
Les spécialistes de l'armement peuvent comparer leurs codes de simulation d'armes nucléaires avec les données recueillies lors des essais nucléaires effectués dans le passé. Ensuite, les programmes de simulation et les données nouvellement acquises à partir des expériences ICF peuvent fournir aux scientifiques la possibilité d'étudier les opérations internes des armes thermonucléaires ou renforcées au-delà de la compréhension actuelle des caractéristiques de conception sans nécessiter d'autres essais nucléaires à grande échelle. À titre d'exemple d'ICF pour les applications militaires, le National Ignition Facility (NIF) du Lawrence Livermore Laboratory mène des expériences d'ICF à entraînement indirect et des simulations informatiques pour soutenir le US Stockpile Stewardship Program (SSP).
Les expériences liées au MTF peuvent aider les scientifiques de l'armement à comprendre les caractéristiques inexplorées du combustible de fusion ionisé en général. Pour des applications plus spécifiques aux armes, une étude suggère que la MTF à explosif puissant a le potentiel d'aider au développement de bombes à fusion pures. Cette étude montre qu'un appareil MTF pesant environ trois tonnes métriques pourrait produire environ 2,5 tonnes de rendement. Cela signifie qu'une bombe à fusion pure à base de MTF n'a pas d'avantage sur les explosifs conventionnels en termes de rapport rendement / poids, bien que l'ajout d'uranium naturel dans le dispositif puisse apporter un avantage marginal. L'ex-Union soviétique a tenté en vain de développer des bombes à fusion pure avec des MTF à explosifs puissants.
Figure 1. Illustration de l'ICF à entraînement indirect.
Figure 2. Une autre illustration de l'ICF à entraînement indirect.
Figure 3. Illustration d'une machine tokamak.
Recherche sur la fusion en Corée du Nord
De 1991 à 2017, il y a eu des preuves dans les cercles universitaires et les médias d'État des efforts de la Corée du Nord pour développer les trois segments de son programme de fusion nucléaire. Certaines des principales conclusions de l'analyse des informations open source sont énumérées ci-dessous.
Premièrement, la Corée du Nord a mené des recherches sur le MCF au cours des trois dernières décennies. Entre 1991 et 2010, le Journal a publié une dizaine d'articles sur le MCF, explorant principalement les caractéristiques des champs magnétiques dans un tokamak aux dimensions particulières[3]. En 2010, les médias d'État nord-coréens ont rapporté avoir fait une "percée vers le développement de nouvelles énergies", ce qui peut faire référence à ses progrès technologiques dans la recherche MCF. Des scientifiques nord-coréens de l'Université de technologie Kim Chaek ont affirmé que le pays construisait une centrale électrique à fusion dans la campagne en 2015, bien qu'aucune preuve d'une telle installation n'ait été trouvée. Entre 2016 et 2017, les scientifiques nord-coréens ont repris leurs recherches sur la fusion avec un accent particulier sur l'efficacité économique d'un réacteur à fusion.[4] Le nombre de sources citant la recherche et les développements liés au MCF indique que la Corée du Nord a concentré la majorité de ses efforts dans la poursuite du MCF parmi les trois principales branches des technologies de fusion.
Deuxièmement, la Corée du Nord semble avoir fait des efforts modestes dans les technologies de fusion à potentiel militaire, telles que MTF et ICF. Entre 2005 et 2017, le Journal a publié quatre articles sur MTF. Deux d'entre eux étaient intitulés : "Sur la simulation de certains paramètres dans le processus d'implosion du revêtement métallique pour la fusion de cible magnétisée (MTF)" en 2017 et "Simulation mathématique du processus de compression électromagnétique du revêtement métallique" en 2011.[5] L'étude de 2017 affirme que le résultat des simulations informatiques de la Corée du Nord remplissait les conditions d'allumage par fusion et qu'ils avaient réussi à établir un système pour simuler le processus d'implosion de la MTF.[6] Pendant ce temps, les études nord-coréennes sur la MTF utilisaient une MTF pilotée par une batterie de condensateurs au lieu d'une MTF pilotée par des explosifs, indiquant que la recherche nord-coréenne sur la MTF n'était peut-être pas destinée aux bombes à fusion pure.
En termes d'ICF, le Journal a publié une étude au cours de la période référencée ci-dessus. En 2017, l'article "Recherche sur la modélisation mathématique pour la simulation numérique des cibles ICF indirectes" affirmait que la recherche fondamentale pour l'énergie nucléaire devrait être encouragée pour résoudre la situation énergétique tendue dans le pays.[8] L'auteur de l'étude affirme que le projet a choisi l'ICF à entraînement indirect plutôt que l'ICF à entraînement direct en raison des défis techniques associés à l'approche directe.[9] Comme indiqué précédemment, cependant, l'ICF à entraînement indirect est principalement utilisé pour les applications militaires. Par conséquent, il est impossible d'exclure complètement l'aspect militaire potentiel de la recherche nord-coréenne sur l'ICF malgré les affirmations publiques du Nord. Ce qui a été glané dans les revues nord-coréennes, c'est que le pays vise à développer un programme de simulation spécialisé dans l'ICF à entraînement indirect puisqu'il n'existe pas de programme de simulation accessible au public pour l'ICF à entraînement indirect.
Troisièmement, les jalons du programme de fusion de la Corée du Nord coïncident avec certains de ses récits sur la fusion et les essais nucléaires. Par exemple, à peu près au moment où la Corée du Nord a revendiqué le succès dans la réalisation de l'énergie de fusion (2010), le Journal a publié un nombre sans précédent d'études sur le MCF, par rapport à d'autres périodes où seules des études occasionnelles liées au MCF sont apparues. En 2016 et 2017, la Corée du Nord a effectué ses prétendus essais de bombe à hydrogène. Au cours de cette période, la Corée du Nord a publié les études susmentionnées sur les ICF et MTF à entraînement indirect.[10]
En résumé, nous savons que la Corée du Nord étudie la fusion nucléaire depuis au moins 1991. Il semblerait que l'ordre de priorité de la Corée du Nord ait été de développer le MCF, suivi du MTF puis de l'ICF, comme en témoigne le nombre de publications et les années d'efforts pour la recherche scientifique. Cela peut avoir des objectifs à la fois civils et militaires, comme en témoignent les activités nucléaires actuelles basées sur la fission dans le pays. Cependant, MTF et ICF pourraient avoir le potentiel d'aider les scientifiques nord-coréens à comprendre la physique liée aux armes et à faire progresser leur programme d'armes nucléaires. Il convient de noter que les efforts récents de la Corée du Nord semblent se concentrer sur le développement de programmes de simulation pour l'ICF à entraînement indirect.
Implications
Si réalisé, l'objectif militaire potentiel d'un programme ICF nord-coréen pourrait être de développer un système pour l'avancement, le raffinement et la maintenance de ses stocks d'armes sans avoir besoin de procéder à des essais nucléaires à grande échelle. Comme indiqué précédemment, les pays qui ont déjà une expérience des essais nucléaires peuvent améliorer leur compréhension de la physique des armes et maintenir en toute sécurité leurs programmes d'armement sans autres tests grâce aux expériences ICF. En 2017, la Corée du Nord a déclaré que son essai d'arme nucléaire avait été effectué pour valider "la précision et la crédibilité de la technologie de contrôle de puissance et de la conception structurelle interne", qui avait été développée à partir de son précédent essai sur la "bombe H pilote" en 2016. Si la Corée du Nord collectait suffisamment de données de test dans un environnement contrôlé et utilisait ces informations pour les futures simulations ICF, elle n'aurait peut-être plus besoin de tests souterrains supplémentaires.
Cependant, au moins trois défis majeurs pourraient entraver la capacité de la Corée du Nord à acquérir une capacité de gestion des armes comparable à celle d'autres États dotés d'armes nucléaires. Premièrement, la Corée du Nord n'a peut-être pas collecté suffisamment de données pour maintenir ses stocks sans tests supplémentaires. Par exemple, la France a estimé qu'elle aurait besoin d'environ sept ou huit tests pour assurer une confiance élevée dans la sécurité de ses dispositifs thermonucléaires TN-75 destinés à l'équiper de missiles balistiques lancés par sous-marins (SLBM) ; par conséquent, deux tests par la Corée du Nord pourraient ne pas être suffisants. Pendant ce temps, la Corée du Nord n'a effectué que deux tests thermonucléaires, ce qui peut nécessiter des données de test supplémentaires.
Deuxièmement, la Corée du Nord pourrait ne pas être en mesure de payer les coûts énormes de construction d'équipements et d'installations liés à l'ICF. Les installations nationales d'allumage du Lawrence Livermore National Laboratory aux États-Unis coûtent environ 3,5 milliards de dollars, une somme considérable pour un pays comme la Corée du Nord.
Troisièmement, et surtout, il serait extrêmement difficile pour la Corée du Nord de se procurer des supercalculateurs pour des simulations d'armes sous le régime de sanctions actuel.[11]
Bien que la Corée du Nord soit à de nombreuses années d'acquérir des capacités liées à l'ICF, son succès dans ce domaine compliquerait davantage les pourparlers de dénucléarisation à l'avenir. Par exemple, les administrations Clinton à Obama ont maintenu la position selon laquelle les expériences de l'ICF ne sont pas interdites en vertu du Traité d'interdiction complète des essais nucléaires (TICE). Cela suggère que la signature du TICE ne serait pas une négociation difficile pour la Corée du Nord dans les négociations de dénucléarisation, alors qu'un tel geste de la part de la Corée du Nord pourrait nécessiter d'énormes concessions diplomatiques et économiques de la part des contreparties.
Afin d'empêcher la Corée du Nord de développer l'ICF à des fins militaires, les futurs efforts de non-prolifération devront peut-être mieux utiliser le cadre de non-prolifération existant comme une étape immédiate et pratique. En d'autres termes, les États devront peut-être accorder une plus grande attention aux transferts des éléments nécessaires à la recherche sur l'ICF vers la Corée du Nord grâce à une mise en œuvre renforcée des sanctions et des contrôles à l'exportation. Les éléments cibles soumis au cadre actuel de non-prolifération comprennent, mais sans s'y limiter : les matériaux pour la fusion, tels que le deutérium, le tritium et le lithium ; données et programmes liés aux essais nucléaires et aux expériences ICF ; ordinateurs haut de gamme; équipement d'essai pour dispositifs explosifs nucléaires; et connaissances tacites et assistance technique pour la recherche sur l'ICF.
Ces contrôles doivent couvrir à la fois les moyens matériels et immatériels en tant que formes de transfert de technologie. Les collaborations scientifiques internationales impliquant des chercheurs affiliés à des institutions universitaires nord-coréennes constituent l'un des lieux pertinents pour ces transferts de technologie immatériels (ITT), comme l'a précisé le groupe d'experts conseillant le Comité des sanctions du Conseil de sécurité des Nations unies contre la Corée du Nord dans son récent rapport annuel.
Figure 4. Présentation du programme de fusion nord-coréen et des événements connexes.
